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1、.2 米净跨径明盖板涵整体计算一.盖板计算1. 设计资料汽车荷载等级：公路 -I 级； 环境类别： I 类环境；净跨径： L0 =2m ； 单侧搁置长度： 0.30m ； 计算跨径： L=2.3m ；盖板板端厚 d 1 =30cm ；盖板板中厚 d 2 =30cm ；盖板宽 b=0.99m ；保护层厚度c=3cm ；混 凝 土 强度 等级 为C25 ；轴 心抗 压强 度f cd =11.5Mpa；轴 心抗 拉强 度f td =1.23Mpa；主拉钢筋等级为HRB335 ； 抗拉强度设计值 f sd =280Mpa；主筋直径为 20mm ，外径为 22mm ，共 14 根，选用钢筋总面积A s=
2、0.004399m2涵顶铺装厚 H 1 =.001cm； 涵顶表处厚 H 2 =.001cm ；盖 板容 重 1 =25kN/m3 ； 涵 顶 铺 装 容重 2 =25kN/m3 ；涵 顶铺 装容 重 3 =23kN/m3根据公路圬工桥涵设计规范 (JTG D61-2005)中 7.0.6 关于涵洞结构的计算假定：盖板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力.2. 外力计算1) 永久作用(1) 涵顶铺装及涵顶表处自重q=( 2H 1 + 3H 2 )b=(25 0.00+230.00) 0.99=0.00kN/m(2) 盖板自重g= 1(d 1 +d 2) b/2/100=25(30+30
3、)0.99/2 /100=7.43kN/m2) 由车辆荷载引起的垂直压力（可变作用）根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中 4.3.1 关于车辆荷载的规定：车辆荷载顺板跨长La =0.2m车轮重P=70kN根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中 4.3.2 关于汽车荷载冲击力的规定：.汽车荷载的局部加载，冲击系数采用1.3车轮重压强p=1.3 P/L a=1.3 70/0.20=455.00kN/m3. 内力计算及荷载组合1) 由永久作用引起的内力跨中弯矩M 1 =(q+g)L2 /8=(0.00+7.43)2.3 2/8=4.91kNm边墙内侧边缘处剪V 1=
4、(q+g)L0 /2=(0.00+7.43)2/2=7.43kN2) 由车辆荷载引起的内力跨中弯矩M 2 =p La(L-L a /2)/4=455.000.20 (2.30-0.20/2)/4=50.05kNm边墙内侧边缘处剪力V 2=p La (L 0 -L a /2)/L 0+p La(L 0-1.5)/L0=455.000.20 (2.00-0.20/2)/2.00+455.000.20 (2.00-1.5)/2.00.=109.20kN3) 作用效应组合根据公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004)中 4.1.6 关于作用效应组合的规定：跨中弯矩0M d =0.9(1.2M1
5、 +1.4M2 )=0.9 (1.2 4.91+1.450.05)=68.37kNm边墙内侧边缘处剪力0V d =0.9(1.2V1 +1.4V2)=0.9 (1.2 7.43+1.4109.20)=145.61kN4. 持久状况承载能力极限状态计算截面有效高度 h 0 =d 1-c-2.2/2=30-3-1.100=25.9cm=0.259m1)砼受压区高度x=f sd A s/f cd /b=280 0.004399/11.5/0.99=0.108m根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中 5.2.1 关于相对界限受压区高度 b 的规定 :HRB335 钢
6、筋的相对界限受压区高度 b =0.56 。x bh0 =0.56 0.259=0.145m砼受压区高度满足规范要求2)最小配筋率根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中 9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定 :.P=100 A s/b/h 0=1.72 ，不小于 45f td /f sd =0.20, 同时不小于 0.2主筋配筋率满足规范要求3) 正截面抗弯承载力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中 5.2.2 关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定:f cd b x(h 0 -x/2)=11.51000 0.
7、99 0.108(0.259-0.108/2)=252.38kNm0M d =68.37kNm正截面抗弯承载力满足规范要求4) 斜截面抗剪承载力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中 5.2.9 关于抗剪截面验算的规定 :0.51 10 -3 fcu,k 0.5 bh0 =0.51 10 -3 25 0.5 990 259=653.85kN0Vd =145.61kN抗剪截面满足规范要求。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中 5.2.10关于受弯构件斜截面抗剪承载力验算的规定:对于板式受弯构件，公式可乘以1.25 提高
8、系数1.25 0.5 10 -3 2ftd bh 0=1.25 0.0005 1 1.23 0.99 1000 0.259 1000=197.12kN0Vd =145.61kN可不进行斜截面抗剪承载力的验算，只需按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004)中 9.3.13构造要求配置箍筋.5. 裂缝宽度计算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中 6.4 关于裂缝宽度验算的规定 :环境类别为 I 类环境，对于钢筋混凝土构件，最大裂缝宽度不应超过0.20mm作用短期效应组合M s=1.0M 1 +0.7M 2=1.0 4.91+0.
9、750.05=39.95kNm作用长期效应组合M l=1.0M1+0.4M2=1.0 4.91+0.450.05=24.93kNm受拉钢筋的应力ss=Ms/0.87/As/h 0=39.95/0.87/0.004399/0.259=40.30Mpa作用长期效应影响系数C2 =1+0.5Ml /M s=1+0.524.93/39.95=1.31裂缝宽度W fk =C 1 C2C3 ss(30+d)/Es/(0.28+10)=1 1.31 1.15 40.30 (30+20)/2.0010 5 /(0.28+100.0172)=0.03mm0.20mm裂缝宽度满足规范要求二.台身及基础计算.1.
10、设计资料基础为整体式，基础襟边 C1=0.25m ，台身宽 C2=1.00m ，基础宽 C3=2.25m背墙宽 C4=0.70m ，搭接宽度 C5=0.30m ，基础高度为 0.50m ，铺底厚为 0.40m涵洞净高 H0=2.00m ，计算高度 H1=2.35m ，基础顶深 H2=2.70m台身容重为 23kN/m 3 ，基础容重为 23kN/m 3 ，铺底容重为 23kN/m3台身轴心抗压强度 f cd =5.87Mpa ，台身弯曲抗拉强度 f tmd =0.66Mpa，台身直接抗剪强度 f vd =1.32Mpa地基承载力容许值为 125kPa ，回填土的内摩擦角为 30 将台身简化为上
11、端铰支、下端固结模型，取台宽b=0.99m进行计算2. 台身验算1) 水平力.车辆荷载等代土层厚破坏棱体长度l0=(H1+d1/2+0.00+0.00)*tan(45-30 /2)=1.44m计算长度 B=5.50m=560/5.50/1.44/18=3.92m土的侧压力系数=tan 2 (45 -30 /2)=0.3333q 1 =(0.00+0.00+h+d1/2) b18=(0.00+0.00+3.92+0.15)0.99 0.3333 18=24.17kN/mq 2 =(0.00+0.00+h+H0+0.40/2+d1 ) b18=(0.00+0.00+3.92+2.00+0.20+0
12、.30)0.99 0.3333 18=38.13kN/mA 端处弯矩.=-21.82kNmA 端处剪力=48.62kN最大弯矩位置 x 0 的计算=5.94kN/m=1.44m最大弯矩计算=11.61kNm2) 竖向力.当 x0 =1.44m时，台身 y-y 截面上的竖向力、偏心矩及弯矩名称竖向力 (kN)偏心矩 e(m)弯矩(kNm)P19.65-0.35-3.38P20.000.150.00P34.780.150.72P417.400.000.00P31.84M=-2.663) 截面验算作用效应组合0M d =0.9 (1.2 M+1.4 M max )=11.76kNm0N d =0.9
13、 1.2 P=34.38kN0Vd =0.9 1.4 QA=61.26kN偏心矩 e.e= 0M d / 0N d =0.342m(1)偏心受压承载力验算现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文 4.0.6 、4.0.7 计算偏心受压构件承载力影响系数弯曲平面内的截面回旋半径i x=0.289 b=0.2861i y=0.289 C2=0.2890构件长细比，其中长细比修正系数取 1.3 ，构件计算长度l 0 取 0.7H1=1.64m=2.1142=2.1355x 方向和 y 方向偏心受压构件承载力影响系数，其中m 取 8.0 ，a 取 0.002.=0.4009=1.0
14、037砌体偏心受压构件承载力影响系数=0.4015构件截面面积A=C2*b=0.9900m2由公路圬工桥涵设计规范 (JTG D61-2005)中条文 4.0.9 中关于偏心矩e 的规定，现偏心矩e=0.342m，大于0.6 0.5 C2=0.30m，所以现根据公路圬工桥涵设计规范 (JTG D61-2005)中条文 4.0.10验算偏心受压承载力构件受拉边缘的弹性抵抗矩W=b C2 2 /6=0.1650=249.34kN0N d =34.38kN偏心受压承载力满足要求.(2) 正截面受弯承载力验算构件受拉边缘的弹性抵抗矩W=b C2 2 /6=0.1650现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG
15、 D61-2005)中条文 4.0.12计算正截面受弯承载力W ftmd =108.90kNm0M d =11.76kNm正截面受弯承载力满足要求(3) 直接受剪承载力验算现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文 4.0.13计算直接受剪承载力，其中f =0.7 ，N k =69.08kN=1341.34kN0Vd =61.26kN直接受剪承载力满足要求3. 基底应力验算.基础底面上的竖向力、偏心矩及弯矩见下表，其中P9 汽是由车辆荷载所产生的盖板支点反力，竖向力及弯矩进行作用短期效应组合名称分项系数竖向力 (kN)偏心矩 e(m)弯矩(kNm)P11.09.650.000.00P21.00.000.000.00P31.04.780.000.00P51.054.650.000.00P61.025.620.000.00P71.012.030.000.00P81.09.110.000.00P9汽0.7109.200.000.00P192.28M=0.00.基础底面面积A=b C3=2.2275m2=86kPa125kPa基底应力满足要求.